Розподіл електронів в атомі. Основні принципи розміщення

електронів на електронних оболонках.

Бесіда

1. Як рухається електрон в атомі?2. Яку особливість має електрон під час руху?3. Дайте визначення електронній хмарі.4. Дайте визначення орбіталі.5. Що називають електронною оболонкою?6. Які енергетичні підрівні є на першому, другому та третьому енергетичних

рівнях?7. Скільки орбіталей утворюють кожний з відомих вам енергетичних підрівнів?8. Зобразіть структуру орбіталей в атомі для перших трьох енергетичних

рівнів.9. Чим розрізняються s-орбіталі першого і другого енергетичних рівнів?

Що в них спільного?10. Як ви вважаєте, за рахунок яких взаємодій електрони притягуються до ядра

і відштовхуються один від одного?11. Як ви уявляєте собі розташування один відносно одного s-орбіталі та трьох

p-орбіталей в атомі? Зобразіть його на малюнку, за початок координат прийміть центр атомного ядра.

12. Як ви вважаєте, чи однакова кількість електронів може міститься на різних енергетичних рівнях?

– вільна (вакантна або незаповнена) орбіталь;

– орбіталь, що містить один електрон – неспарений;

– заповнена орбіталь, що містить два електрони

з протилежними спінами — спарені або електрона пара.

Спін електрона — це його внутрішня властивість, що характеризує відношення електрона до магнітного поля.

Якщо два електрони обертаються навколо осі в одному напрямку,

то говорять, що їх спіни є паралельними. А якщо в різних

напрямках — спіни антипаралельні.

Принцип заборони Паулі:На одній орбіталі можуть перебувати не більше двох електронів, причому їх спіни мають бути антипаралельними.

Принцип найменшої енергії:Електрони займають енергетичні рівні послідовно, за порядком збільшення їхньої енергії. Спочатку «заселяється» перший енергетичний рівень, потім — другий, третій тощо.

В електронній оболонці атомів Гідрогену є тільки один електрон, що розташований на першому енергетичному рівні на єдиній s-орбіталі:

Гідроген

Електронна конфігурація Гідрогену: 1s1

Порядковий номер Гелію — 2, отже в його електронній оболонці міститься два електрони. Згідно з принципом Паулі, на одній орбіталі ці електрони мають мати антипаралельні спіни:

Гелій

Містить три електрони (порядковий номер — 3). Серед різних орбіталей s-орбіталі мають найменшу енергію, отже єдиний електрон другого енергетичного шару буде розташований на s-орбіталі, а р-орбіталі в даному випадку залишаються вільними:

Літій

Наступний електрон також має обрати ту саму орбіталь. До тихпір поки не заповниться поточний підрівень, наступний заповнюватися не починає.В атомі Берилію (порядковий номер — 4) повністю заповнюється s-підрівень, утворюючи електронну пару, а р-підрівень знову залишається вільним:

Берилій

Тільки якщо s-орбіталь заповнена, то електрони починають розташовуватися на р-орбіталях. В атомі Бора (порядковий номер — 5) на р-орбіталі вже з’являється один електрон:

Бор

Правило Хунда:У межах одного енергетичного підрівня електрони розташовуються таким чином, щоб число неспарених електронів було максимальним.

Карбон

Згідно із цим правилом, в електронній оболонці атома Карбону існує два неспарені електрони:

Тільки якщо на р-підрівні має розташуватися більше трьох електронів,то «зайвий» електрон утворює електронну пару з іншим електроном,що вже розташований на цьому підрівні:

Оксиген

В атомі Неону, таким чином, другий енергетичний підрівень повністю заповнюється електронами:

Неон

Електронні оболонки інших атомів періодів заповнюються по такихсамих правилах. Так, в атомів першого елемента третього періоду —Натрію — починає заповнюватися третій енергетичний рівень:

Натрій

В атомах останнього елемента третього періоду — Аргону — додається ще сім електронів і стають повністю зайнятими s- і р-орбіталі:

Аргон

В атомах першого елемента четвертого періоду — Калію — останній електрон розташовується на 4s-підрівні:

Калій

І тільки після того, як 4s-підрівень заповниться, починає заповнюватися 3d-підрівень. Так, в атомах Скандію останній електрон буде розташований на 3d-орбіталях:

Скандій

(n + l):n — це номер енергетичного рівня, де розміщені орбіталі, l — це число, що відповідає енергетичному підрівню (типу орбіталі).

Так, s-орбіталям відповідає число l = 0, p-орбіталям — l = 1, d-орбіталям — l = 2, f-орбіталям l = 3.

Згідно з правилом Клечковського, підрівні заповнюються електронами у порядку збільшення їх суми (n + l), а якщо для двох підрівнів ця сума однакова, то заповнюється той підрівень, що розташований на ближчому до ядра електронному шарі.

Для 4s-підрівня: (n + l) = 4+ 0 = 4,для 3d-підрівня (n + l) = 3+2 = 5.

Енергія електронних підрівнів

Принципи заповнення електронних орбіталей.

Назва Формулювання Застосування

ПринципПаулі

Атом не може містити два електрони з однаковими значеннями всіх чотирьох квантових чисел. Наслідок: на одній орбіталі не може перебувати більше двох електронів

N = 2n2 (число електронівна рівні); максимальне число електронів на підрівнях:s = 2 ; p = 6 ; d = 10 ; f = 14

Принципнайменшоїенергії

Найбільш стійкому стану електрона в атомі відповідає найменша енергія

Електрон займає атомну орбіталь з найменшоюенергією

ПравилоХунда

Сумарне спінове число електронів певного підрівня повинно бути максимальним

Указує порядок заповненнярівноцінних атомних орбіталей

Правильно

Неправильно

ПравилоКлечковсь-кого

Енергетичні підрівні заповнюються за збільшенням суми n + l

Вказує послідовність заповнення підрівнів: 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d